1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案過(guò)程控制系統(tǒng)的MATLAB實(shí)驗(yàn)用MATLAB中的 simulink模塊構(gòu)建控制系統(tǒng)1、建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型給系統(tǒng)加入一個(gè)輸入（單位階躍）擾動(dòng)，測(cè)量其輸出變化曲線。s33s28s5e 3ss4 10 s37s28s1按照反應(yīng)曲線法（書(shū)中 77 頁(yè)、33 頁(yè)）確定對(duì)應(yīng)于輸出曲線的傳遞函數(shù)。Ko =5/1=5tao=3y=5*.0632=3.16 對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo) T+tao=8.461 To =5.461Go (s)=5e -3s /5.461s+1文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2、建立一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)， 測(cè)量控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及品質(zhì)指標(biāo)學(xué)會(huì)使用 simulink模塊，根據(jù)要求能夠建立仿真系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)仿

2、真。5設(shè)一流量控制系統(tǒng)如圖所示，對(duì)象的傳遞函數(shù)為：。采(s1)(s2)文檔大全FCFT實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案用 PID 控制器。、試建立 simulik仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真；（畫(huà)出控制系統(tǒng)框圖）、 采用 P 控制器、比例作用（ proportional）為 10;文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案C=0.96第一峰值 =1.446第二峰值 =1.089B=1.446-0.96=B=1.089-0.96衰減比 n=B/B超調(diào)亮=B/C余差 e=r-C=1-0.96過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 Ts=4.6s、 采用 PI 控制器、比例作用（proportional）為 10,積分作用（ integral ）為 5;文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案C=

3、1第一峰值 =1.527第二峰值 =1.172B=1.527-1= 0.527B=1.172-1=0.172衰減比 n=B/B超調(diào)亮=B/C余差 e=r-C=1-1=0過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 Ts=1.95s、 采用 PID 控制器，比例作用（ proportional）為 10,積分作用（ integral ）為 5 和微分作用（ derivative）為 0.3 。C=1文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第一峰值 =1.362第二峰值 =1.053B=1.362-1=0.362B=1.053-1=0.053衰減比 n=B/B超調(diào)亮=B/C余差 e=r-C=1-1=0過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 Ts=1.35s觀察并記錄： 在、

4、和的情況下的衰減比，超調(diào)量，余差，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。、 采用 P 控制器，改變比例作用（ proportional）從 0.1 到3。觀察輸出曲線的變化，用根軌跡理論說(shuō)明為什么？Kp=0.1Kp=0.5文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案Kp=1.3Kp=2文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案Kp=33、采用 P、PI 和 PD 控制器驗(yàn)證參數(shù)變化對(duì)輸出的影響3設(shè)一流量控制系統(tǒng)如圖1 所示，對(duì)象的傳遞函數(shù)為：s2 9s 8 。1）、采用 P 控制器，令增益分別為：10 ；30 ；60 ，觀察輸出變化。、超調(diào)量；、誤差；、震蕩情況。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案Kp=10C=0.789第一峰值 B=0.817超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C

5、=震蕩情況： ts=0.508Kp=30C=0.918第一峰值 B=1.100超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案震蕩情況： ts=0.53s,Kp=60C=0.958第一峰值 B=1.276超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=震蕩情況： ts=0.581s2）、采用 I 控制器，令積分強(qiáng)度分別為： 1 ；20 ；30，觀察輸出變化。、超調(diào)量；、誤差；、震蕩情況。Ki=1文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案C=1第一峰值 B=1.021超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=0震蕩情況： ts=5.48sKi=20C=1第一峰值 B=1.860文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=震

6、蕩情況： ts=42.38sKi=30C= 第一峰值 B=超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=震蕩情況： ts=s3) 、采用 PD 控制器，令增益為： 200 ，微分強(qiáng)度分別為： 1；5；10 ，觀察輸出變化。、超調(diào)量；、誤差；、震蕩情況。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案Kd=1C=0.987第一峰值 B=1.430超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=震蕩情況： ts=0.430sKd=5文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案C=0.987第一峰值 B=1.127超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=震蕩情況： ts=0.2sKd=10C=0.987文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第一峰值 B=超調(diào)量 =B/C=誤差 =1-C=震蕩情況：不

7、震蕩4、驗(yàn)證在不同控制參數(shù)下的輸出變化觀察在不同的 P、I 和 D 數(shù)值下的輸出變化（通過(guò)觀察，了解在數(shù)值增加或減少過(guò)程中， 系統(tǒng)輸出是： 震蕩或不震蕩； 誤差變大或減小；超調(diào)量變大或減小；過(guò)渡過(guò)程時(shí)間變長(zhǎng)或縮短等） 。以上實(shí)驗(yàn)為第一次實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。下面的實(shí)驗(yàn)為第二次實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。5、PID 控制器參數(shù)的工程整定理想 PIDu K ce1tedt Tdde或 U s Kc11Td s E sTi0dtTi s在 MATLAB 的 simulink 模塊中的 PID 控制器參數(shù)分別為：1tedt Tdde或 U sK c1u K cdtTiTd s E sTi0s、比例作用（ proportio

8、nal）強(qiáng)度是： Kc1 （ 為比例度） ；、積分作用（ integral ）強(qiáng)度是： K i1 （ Ti 為積分時(shí)間） ；Ti、微分作用（ derivative ）強(qiáng)度是： K dTd （ Td 為微分時(shí)間）。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案1請(qǐng)用函數(shù) 100 s4 180s3 97s2 18 s 1 作為對(duì)象的傳遞函數(shù)建立一個(gè)反饋控制系統(tǒng)，采用工程整定法中的 臨界比例度法 和衰減曲線法 整定控制器參數(shù)，使輸出曲線滿(mǎn)足4 ：1 的衰減比。要求確定在控制規(guī)律為：P、PI、PD 和 PID 時(shí)的控制器參數(shù)。（參考教材中76 頁(yè)表 4-4 和 77頁(yè)表 4-5 ）臨界比例度法：臨界比例度k=1/K=1/7.7

9、=0.130臨界振蕩周期 Tk=42.18-20.84=21.34sP 控制器：比例度=2 k=0.260 PI 控制器：比例度=2.2 k =0.286積分時(shí)間 Ti=0.85 T k =18.139PD 控制器：比例度=1.8 k = 0.5148微分時(shí)間 Td=0.1T k =2.134PID 控制器：比例度=1.7 k =0.221積分時(shí)間 Td=0.5T k =10.67微分時(shí)間 Ti=0.125 T k =2.6675衰減曲線法K=3.33比例度s=1/k=0.3衰減振蕩周期 Ts=42.168-15.17=2.998文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案P 控制器：比例度= s=0.3 PI 控制

10、器：比例度=1.2 s=0.36 積分時(shí)間 Ti=0.5 T s=1.499 PID 控制器：比例度=0.8 s=0.24積分時(shí)間 Ti=0.3 T k=0.8994微分時(shí)間 Td=0.1T k =0.29986、設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)用教材中 80 頁(yè)的 4-7 題，建立一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)為： s23，變送器的增益為： 2，控制閥的增益為： 3。采9s 8用 PI 控制器，調(diào)整控制器參數(shù)使輸出曲線達(dá)到4 ：1 的衰減震蕩。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案所得比例強(qiáng)度為26 ，積分強(qiáng)度為 10衰減比 n= （0.7469-0.5 ）/(0.5621-0.5)=3.97調(diào)整過(guò)程：K=50I=10n=0.293/0.1212=2.4K=29I=10n=0.2543/0.0714=3.56K=20I=10n=0.229/0.0475=4.8K=25I=10n=0.2442/0.0588=4.15K=26I=10n=0.2469/0.0621=3.977、設(shè)計(jì)一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)并進(jìn)行控制器參數(shù)整定設(shè)有一個(gè)蒸汽加熱器如圖所示，主要